65. Бораты

К боратом принадлежит более 80 минералов. Среди собственно боратов различают орто-, мета-, пиробораты и соли полиборних кислот, а также безводные и более распространены водовмещающих бораты. Безводные бораты-это главным образом соли ортоборной к-ты (ашариты и борацит). К водным (полибораты Mg, Na, Ca) принадлежат: бура, боронатрокальцит, гидроборацит, колеманит, пандермит.

Бораты — минералы, соли ортоборной кислоты Н3ВО3 и гипотетических полиборных кислот Н2В4О7 и Н3В5О9 и др. Известно 85 природных боратов, систематизированных по строению борнокислых полиионов и отношению RO:B2O3 в группе гидроокислов бора, ортоборатов, пироборатов, борацитов, гидроксилборатов, фтороборатов, фосфоборатов, арсеноборатов, сульфоборатов, боратов сложного состава.

Анион [ВО₃]³⁻ имеет вид плоского треугольника сравнительно малых размеров. Это благоприятсятвует образованию прочных кристаллических решёток с малыми катионами трехвалентных металлов Fe³⁺, Al³⁺, Mn³⁺ в сочетании с малыми двухвалентными катионами Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺. Для полиборатов весьма характерны Mg²⁺ и более крупные Ca²⁺, Na¹⁺.

Удельный вес в безводных боратах 2,6-3,4 (редко больше), богатых водой меньше 2. Твердость безводных 5-6, водных 2-4. Цвет: бесцветные, белые, серые, реже жёлтые, окрашенные в другие цвета. У безводных боратовпоказатель преломления света Nm — 1,65, у водных Nm — 1,470-1,570.

Бораты слагают месторождения ряда генетических типов, главные из которых контактово-метасоматические, вулканогенно-осадочные и галогенные. В галогенных горных породах бораты образовывались на разных стадиях пегнитогенного процесса и встречаютс в доломитах, в доломит-ангидритовых породах, в каменной соли и калийных солях. В соляных горных породах наиболее распространены магниевые бораты, которые замещаются преимущественно кальциевыми (инионитом, колеманитом, пандермитом), кальциево-магниевыми (гидроборацитом) и кальциево-натриевыми боратами (улекситом), а также ашаритом. В галогенных горных породах нередко встречаются не только бораты, но и боросиликаты (данбурит, реже: сирзелит, ховлит). В контактово-метасоматических месторождениях доминируют людвигит, ашарит, реже суанит, котоит. Вулканогенно-осадочные месторождения характеризуются в одних случаях крупными скоплениями буры, иногда с примесью гернита, в других — колеманита, изредка пандермита при меньшей роли роли улексита, иниоита.

66. Силикаты с подразделением на подклассы.

Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si, O, Al, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg,Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH)⁻ или H₂O и др.

Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90 % минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами. из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки,пироксены, оливин и др. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц, на долю которого приходится около 12 % от всех минералов. В основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода; эта связь исходит из кристаллохимического принципа, а именно из отношения радиусов ионов Si (0.39Å) и O (1.32Å). Каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры или группы [SiO₄]₃, которые различно сочетаются друг с другом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов.

1. Островные силикаты, то есть силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO₄]⁴⁻ и изолированными группами тетраэдров: а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами (См. схему, а). Их радикал [SiO₄]⁴⁻, так как каждый их четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы; б) Островные силикаты с добавочными анионами О²⁻, ОН⁻, F⁻ и др. в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами. Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si₂O₇]⁶⁻. Один из атомов кислорода у них общий (см. Схему, б), остальные связаны с катионами. г) Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в, г), также и «двухэтажные». Радикалы их [Si₃O₉]⁶⁻, [Si₄O₁₂]⁸⁻, [Si₆O₁₈]²⁻, [Si₁₂O₃₀]¹⁸⁻. Представители: оливины,гранаты,циркон,титанит,топаз,дистен,андалузит,ставролит,везувиан,каламин,эпидот,цоизит,ортит,родонит,берилл,кордиерит,турмалини др.

2. Цепочечные силикаты, силикаты с непрерывными цепочками из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, д, е). Тетраэдры сочленяются в виде непрерывных обособленных цепочек. Их радикалы [Si₂O₆]⁴⁻ и [Si₃O₉]⁶⁻. Представители: пироксеныромбические (энстатит,гиперстен) и моноклинные (диопсид,салит,геденбергит,авгит,эгирин,сподумен,волластонит,силлиманит). Цепочечные силикаты характеризуются средними плотностью и твердостью и совершенной спайностью по граням призмы. Встречаются вмагматическихиметаморфическихгорных породах.

3. Поясные (Ленточные) силикаты, это силикаты с непрерывными обособленными лентами или поясами из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, ж). Они имеют вид сдвоенных, не связанных друг с другом цепочек, лент или поясов. Радикал структуры [Si₄O₁₁]⁶⁻. Представители: тремолит,актинолит,жадеит,роговая обманка.

4. Листовые силикаты, это силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. (см. Схему, з). Радикал структуры [Si₂O₅]²⁻. Слои кремнекислородных тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами. Представители: тальк,серпентин,хризотил-асбест,ревдинскит,палыгорскит,слюды(мусковит,флогопит,биотит),гидрослюды(вермикулит,глауконит),хлориты(пеннит,клинохлори др), минералыглин(каолинит,хризоколла,гарниерити др.),мурманит.

5. Силикаты с непрерывными трёхмерными каркасами, или каркасные силикаты (см. Схему, и). В этом случае все атомы кислорода общие. Такой каркас нейтрален. Радикал [SiO₂]⁰. Именно такой каркас отвечает структуре кварца. На этом основании его относят не кокислам, а к силикатам. Разнообразие каркасных силикатов объясняется тем, что в них присутствуют алюмокислородные тетраэдры. Замена четырёхвалентного кремния на трехвалентныйалюминийвызывает появление одной свободнойвалентности, что в свою очередь влечет за собой вхождение другихкатионов(напримеркалияинатрия). Обычно отношение Al к Si равно 1:3 или 1:1.

Силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, имеют изометрический облик (гранаты), гексагональный берилл имеет обособленные шестерные кольца кремнекислородных тетраэдров, силикаты цепочечной и поясной структур обычно вытянуты (амфиболы, пироксены). Особенно наглядны в этом отношении листовые силикаты (слюды, тальк, хлориты). Слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а их связи друг с другом через катионы менее прочная. Расщепить их легко вдоль слоёв. Этим вызывается их спайность и листоватый облик.

Силикаты — важные неметаллические полезные ископаемые: асбест, тальк, слюды, каолин, керамическое и огнеупорное сырьё, строительные материалы. Они также являются рудами на бериллий, литий, цезий, цирконий, никель, цинк и редкие земли. Кроме того они широко известны как драгоценные и поделочные камни: изумруд, аквамарин, топаз, нефрит, родонит и др.

Эндогенное, главным образом магматическое (пироксены, полевые шпаты), они также характерны для пегматитов (слюды, турмалин, берилл и др.) и скарнов (гранаты, волластонит). Широко распространены в метаморфических породах — сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит). Силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания или изменения первичных (эндогенных) минералов (каолинит, глауконит, хризоколла)